## IMPLEMENTASI MODEL PjBL BERBASIS STEM UNTUK MENINGKATKAN  PENGUASAAN KONSEP DAN KEMAMPUAN BERPIKIR ANALITIS SISWA
Anita Tipani* 1 , Toto 2 , Lia Yulisma 3
1,2,3 Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Galuh email: 1 anita.tifani@gmail.com, 2 totofkipunigal@gmail.com,
3 goli_yulisma31@yahoo.co.id

## ABSTRAK
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui implementasi model PjBL Berbasis STEM dalam  meningkatkan penguasaan konsep dan kemampuan berpikir analitis siswa. Metode penelitian  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  yaitu Pre-Experimental  Design .  Populasi penelitian  adalah  seluruh  siswa  kelas  X  IPA    SMAN  1  Baregbeg  -  Ciamis,  dan  sampel adalah  kelas  X  IPA2  yang  dipilih  dengan  menggunakan  teknik purposive  sampling. Instrumen  yang  digunakan  adalah  soal  pre-test/post-test  pada  materi  daur  ulang  limbah. Teknik  analisis  data  menggunakan  uji  z.  Hasil  penelitian  ini  disimpulkan  bahwa implementasi  model  PjBL  Berbasis  STEM  dapat  meningkatkan  penguasaan  konsep  dan kemampuan berpikir analitis siswa.
Kata Kunci : PjBL; STEM; penguasaan konsep; kemampuan berpikir analitis

## ABSTRACT
The  purpose  of  this  study  was  to  determine  the  implementation  of  the  STEM-based  PjBL model  in  improving  students'  mastery  of  concepts  and  analytical  thinking  skills.  The research  method  used  in  this  research  is  pre-experimental  design.  The  population  of  this study was all students of class X IPA of SMAN 1 Baregbeg  - Ciamis and the sample was class X IPA 2 which was selected using purposive sampling technique. The instrument used was  a  pre-test/post-test  questions  on  waste  recycling  materials.  Data  analysis  techniques using the z test. The results of this study concluded that the implementation of the STEM- based  PjBL  model  could  improve  students'  mastery  of  concepts  and  analytical  thinking skills.
Keywords : PjBL, STEM, Mastery of Concepts, analytical thinking skills

## PENDAHULUAN
Pendidikan selalu mengalami perubahan,  perkembangan  dan  perbaikan sesuai dengan perkembangan dalam segala  bidang  kehidupan.  Peningkatan kualitas    pendidikan  mesti  ditunjang  oleh peningkatan  kualitas  pembelajaran  yang
dikelola  guru.  Sekaitan  dengan  hal  ini, dalam  peraturan  pemerintah  Nomor  19 tahun 2005 mengisyaratkan bahwa pelaksanaan pembelajaran hendaknya interaktif, inspiratif, menyenangkan, menantang  dan  memotivasi.  Oleh  karena itu tugas guru secara berkelanjutan adalah berinovasi dalam mengelola
pembelajaran.  Ketepatan  memilih  cara penyajian  atau  pendekatan  merupakan kunci  keberhasilan  untuk  mengaktualisasi capaian pembelajaran yang telah dirumuskan  (Permanasari,  2016).  Hal  ini diawali  dengan  perubahan  paradigma pembelajaran dari teacher learning centered bergeser  ke student  learning centered .  Inovasi  menjadi  sangat  penting manakala guru ingin menciptakan pembelajaran  yang  bermakna    (Prabawa, 2012).
Dalam  menghadapi  abad  21,  tugas guru  adalah  membelajarkan  siswa  agar memiliki keterampilan abad 21.
Pembelajaran  yang  harus  dilakukan  guru pun  harus  berorientasi  pada  pembelajaran abad  21  (Yanuar,  2018).  Lebih  lanjut (Yanuar,  2018)  mengemukakan  bahwa pembelajaran abad 21 memiliki karakteristik atau prinsip-prinsip: 1) pendekatan  pembelajaran  berpusat  pada pada  peserta    didik;  2)  peserta  didik dibelajarkan  untuk  mampu  berkolaborasi;
3)  materi  pembelajaran  dikaitkan  dengan permasalahan  yang  dihadapi    dalam kehidupan sehari-hari, dan 4) dalam upaya mempersiapkan  peserta  didik  menjadi warga  negara  yang  bertanggung  jawab. Para  siswa  harus  memiliki  keterampilan abad  21,  seperti  keterampilan  berpikir kritis, kreativitas, keterampilan memecahkan  masalah,  dan  membuat keputusan  (Devi  et  al.,  2018).    Salah  satu pendekatan  pembelajaran  yang  dapat mengakomodir  karakteristik  pembelajaran abad  21  dan  beberapa  keterampilan  abad 21  tersebut  adalah  pendekatan Science,
Technology, Engineering,
and Mathematics (STEM).
Apakah  STEM  itu?  STEM  adalah sebuah akronim untuk Science,
Technology,
Engineering,
and
Mathematics (Robert,  2012;  Stohlmann,
2012;  Winarni  et  al.,  2016;  Guzey  et  al. 2016;  Ritter,  2017,  dan  Toto,  2019). Menurut Winarni ((2016) bahwa pengertian STEM
berbeda-beda tergantung  dari  berbagai  sudut  pandang
masing-masing pihak yang berkepentingan.  Menurut  Brown  et  al. (2011,  dalam  Winarni,  2016)  STEM adalah  meta-disiplin  di  tingkat  sekolah  di mana  guru  sains,  teknologi,  teknik,  dan matematika  mengajar  pendekatan  terpadu dan  masing-masing  materi  disiplin  tidak dibagi-bagi tapi ditangani dan diperlakukan  sebagai  satu  kesatuan  yang dinamis.  Kelley  et  al.  (2016,  dalam Winarni, 2016) menyatakan bahwa pendidikan STEM terpadu sebagai pendekatan untuk mengajar dua atau lebih bidang  STEM  dengan  melibatkan  praktik STEM  dalam  menghubungkan  masing- masing bidang STEM agar dapat meningkatkan pembelajaran siswa.
Apakah pendekatan STEM telah digunakan  dalam  pembelajaran  Sains/IPA di sekolah-sekolah kita? Bagaimana penguasaan konsep siswa dalam pembelajaran  biologi  dan  kemampuan berpikir analitis siswa?
Untuk memperoleh jawabannya, penulis melakukan  studi  pendahuluan  dengan mewawancarai  guru-guru  biologi    di sebuah SMA Negeri di sebuah Kecamatan di  Kabupaten  Ciamis.  Berdasarkan  hasil wawancara  dengan  guru  mata  pelajaran Biologi  kelas  X  IPA  SMA  Negeri  tadi, diperoleh informasi  bahwa mereka belum mengenal  apa  itu  pendekatan  STEM. Informasi  lain  bahwa  nilai  ulangan Biologi  masih  banyak  yang  belum mencapai  KKM  (Kriteria  Ketuntasan Minimum,  KKM  di  sekolah  tersebut sama  dengan  60,0).  Hal  ini  menunjukkan bahwa  penguasaan  konsep  siswa  masih rendah.  Demikian  juga  berdasarkan  hasil wawancara  lebih  lanjut  terungkap  bahwa kemampuan  analitis  siswa  juga  masih rendah.    Oleh  karena  itu,  diperlukan model  pembelajaran  yang  sesuai  dengan materi dan tujuan pembelajaran. Berdasarkan beberapa referensi, salah satu model pembelajaran yang dapat meningkatkan  penguasaan  konsep  dan kemampuan  berpikir  analitis  siswa  yaitu model  PjBL  ( Project  Based  Learning)
berbasis STEM. Dikemukakan Permanasari  (2016)  bahwa  penerapan
STEM dapat meningkatkan prestasi akademik dan non akademik peserta didik. Lebih lanjut Permanasari (2016)
mengungkapkan bahwa ditemukan sejumlah hasil penelitian yang mendukung penggunaan  PBL  dan  PjBL  dalam mengaktualisasi kedua kompetensi tersebut.
Menurut Toto (2019), bahwa STEM dapat diaplikasikan dalam pembelajaran  sains  dengan  berbagai model  pembelajaran.  Lebih  lanjut  Toto (2019)  mengemukakan  bahwa  strategi pembelajaran untuk mengintegrasikan STEM memiliki model pembelajaran yang sudah  teruji  dan  teridentifikasi  yakni Problem  Based  Learning (PBL), Project Based  Learning (PjBL),  dan Inquiry Based  Learning .    Pendapat  serupa diungkapkan Capraro, et al . (2015) bahwa pembelajaran yang diterapkan bermanfaat, karena  dalam  STEM-PjBL  siswa  diajak untuk  melakukan  pembelajaran  yang bermakna dalam memahami sebuah konsep  dan  bereksplorasi  melalui  sebuah kegiatan  proyek,  sehingga  siswa  terlibat aktif dalam prosesnya. Hal ini menumbuhkan siswa untuk berpikir kritis, kreatif, analitis, dan meningkatkan keterampilan  berpikir  tingkat  tinggi. Beberapa    penelitian  pendidikan  STEM telah dilakukan di  sekolah-sekolah seperti yang  dikutip  oleh    Winarni  (2016), diantaranya  dilakukan  oleh    Suwarma, (2015,  dalam  Winarni,  2016)  telah melakukan  penelitian  pembelajaran  IPA berbasis  STEM  dengan  menggunakan ballon  powered  car sebagai  media.  Pada pembelajaran  berbasis  STEM  ini  siswa diminta merancang mobil bertenaga balon sebagai  media  untuk  memahami  konsep gerak  lurus  beraturan.  Hasil  penelitian  ini menunjukkan bahwa pembelajaran berbasis  STEM  mampu  meningkatkan motivasi  dan  memberikan  pengalaman dalam proses teknik pembuatannya. Selain itu, pembelajaran ini mampu
meningkatkan  prestasi  siswa  dalam  ujian akhir sekolah.
Dalam tulisan ini, penulis memfokuskan  pada  masalah  kemampuan penguasaan  konsep  dan  kemampuan berpikir analitis. Yang dimaksud penguasaan  konsep  diungkapkan  Bloom (dalam  Rustaman, et  al .  2013),  bahwa penguasaan  konsep  merupakan  suatu kemampuan menangkap pengertian- pengertian
seperti mampu mengungkapkan suatu materi yang disajikan  ke  dalam  bentuk  yang  lebih dipahami, mampu memberikan interpretasi dan mampu
mengaplikasikannya.  Sedangkan  yang dimaksud  dengan  kemampuan  berpikir analitis,  diungkapkan    Chijoke  &  Offiah (2013), bahwa kemampuan berpikir analitis  merupakan  kemampuan  berpikir tingkat  tinggi  yang  diperlukan  untuk meningkatkan kualitas mutu siswa. Kemampuan  seseorang  dalam  Sains/IPA sangat  dipengaruhi  oleh  cara  berpikir sistematis, logis dan rasional, yang sangat potensial  dilatihkan  dalam  matematik. Kedua  kemampuan  ini  akan  digunakan untuk  melakukan  analitis  kritis  terhadap suatu  fenomena  dalam  Sains/IPA  (Miller, 1998, dalam Permanasari, 2016).
Dalam  penelitian  ini,  pembelajaran menggunakan model Project Based Learning (PjBL) atau pembelajaran berbasis proyek. Para siswa bekerja secara nyata  seolah  –  olah  ada  di  dunia  nyata yang  dapat  menghasilkan  produk  secara realistis (Mahanal, 2009). Peneliti menggunakan  PjBL  berbasis  STEM (Science,  Technology,  Engineering,  and Mathematics) pada  materi  Daur  Ulang Limbah yang memungkinkan siswa berkembang  dengan  teknik  dan  teknologi yang lebih maju.
Masalah dalam penelitian ini dirumuskan sebagai berikut: bagaimanakah  implementasi  model  PjBL Berbasis  STEM  dalam  meningkatkan penguasaan  konsep  dan  kemampuan berpikir  analitis  siswa?  Tujuan  dari
penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui pengaruh penggunaan model PjBL berbasis  STEM  terhadap  penguasaan konsep  dan  kemampuan  berpikir  analitis siswa.

## METODE
Penelitian  ini  menggunakan  metode pre-eksperimen.  Variabel  penelitian  ini terdiri dari variabel bebas (X) yaitu model PjBL  berbasis  STEM  dan  variabel  terikat (Y 1 )  yaitu  penguasaan  konsep  dan variabel  (Y 2 )  yaitu  kemampuan  berpikir analitis.  Populasi  dalam  penelitian  ini adalah seluruh siswa kelas X IPA  sebuah SMAN di sebuah Kecamatan di Kabupaten  Ciamis  sebanyak  4  (empat) kelas. Adapun sampel yang terpilih adalah
kelas  X  IPA  2  yang  dipilih  dari  populasi dengan  menggunakan  teknik purposive sampling. Instrumen  yang  digunakan dalam  penelitian  ini  adalah  soal  pre- tes/post-test  tertulis  pada  materi  limbah daur  ulang.  Teknik  analisis  data  yang digunakan adalah  uji z.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Ringkasan  data  hasil  penelitian tentang penguasaan konsep dan kemampuan  berpikir  analitis  dengan model pembelajaran PjBL berbasis STEM masing-masing  disajikan  dalam  tabel  1 dan
2 di bawah ini.
Tabel 1. Data Penguasaan Konsep
Kriteria Pretest Posttest N-gain Rata-Rata Nilai Maksimum Nilai Minimum 63,25 76,00 40,00 87,75 95,00 75,00 65,10 90,00 20,00
Tabel 2. Data Kemampuan Berpikir Analitis
Berdasarkan perhitungan diperoleh harga N- gain  untuk  penguasaan  konsep sebesar  65,10  (kategori  sedang).  Hal  ini menunjukkan terdapat peningkatan penguasaan  konsep  dengan  menggunakan model      pembelajaran    PjBL  berbasis STEM.    Demikian  diperoleh    harga N - gain untuk kemampuan berpikir analitis sebesar    66,19  (kategori  sedang).  Hal  ini juga    menunjukkan  terdapat    peningkatan kemampuan berpikir analitis siswa dengan menggunakan  model  pembelajaran  PjBL berbasis  STEM.    Dibuktikan  dengan  uji hipotesis  bahwa > ,  sehingga
model  pembelajaran PjBL penulis penulis mengambil  bahwa  model  PjBL  berbasis STEM ini dapat meningkatkan penguasaan  konsep  dan  kemampuan berpikir analitis siswa.
Perubahan  penguasaan  konsep  dan kemampuan berpikir analitis siswa didasarkan pada penggunaan model pembelajaran  yang  mengantarkan  siswa dalam  mencapai  tujuan  yang  diharapkan melalui  penggunaan  model  pembelajaran PjBL berbasis STEM. Model pembelajaran ini dapat mengurangi permasalahan  yang  dihadapi  guru  ketika
Kriteria Pretest Posttest N-gain Rata-Rata Nilai Maksimum Nilai Minimum 41,98 60 26,6 79,66 93,3 66,6 66,19 89,96 54
mengajar di dalam kelas. Model pembelajaran  ini  dapat  mengorganisir siswa  dalam  menyelesaikan  maslah- masalah pembelajaran dan dapat membiasakan  siswa  untuk  bekerjasama dalam  sebuah  kelompok.  Model  PjBL berbasis STEM merupakan model pembelajaran  yang  menyampaikan  materi dengan cara menyajikan suatu permasalahan,  pertanyaan,    memfasilitasi penyelidikan dengan cara berdiskusi untuk menghasilkan suatu project. Hal  ini diperkuat  dengan  pernyataan  Permanasari (2016) bahwa
STEM mampu meningkatkan  penguasaan  pengetahuan, mengaplikasikan pengetahuan untuk memecahkan  masalah,  serta  mendorong peserta didik untuk mencipta sesuatu yang baru. Sementara penggunaan PjBL mampu  menuntun  siswa  menyelesaikan masalah yang diberikan dan lebih menekankan pada produk yang dihasilkan (ChanLin,  2008,  dalam  Permanasari, 2016).  Produk  yang  dihasilkan  dapat berupa  ide/gagasan  atau  pun  perangkat yang dapat dilihat. Produk yang dihasilkan dari penggunaan
PjBL dalam pembelajaran sains dapat menjadi kontribusi  siswa  terhadap  peningkatan kualitas kehidupan.
Selain  itu  model  pembelajaran  PjBL berbasis STEM bertujuan untuk membantu  siswa  mencapai  kompetensi agar siswa tidak cepat bosan. Pembelajaran.  STEM  ini  membantu  suatu proyek  dalam  proses  pembelajaran  yang didukung  dengan  pengetahuan,  teknologi, teknik,  dan  pemahaman  matematika  yang berkembang . Proyek  tersebut  berfokus pada pemecahan masalah yang berhubungan  dengan  kehidupan  siswa, sehingga  siswa  dilatih  untuk  memahami dan menganalisis sebuah proyek.
Dalam  model  pembelajaran  PjBL berbasis STEM terdapat sintak yang dapat meningkatkan  penguasaan  konsep  dan kemampuan  berpikir  analitis  siswa  yaitu dalam  sintak  ke  3  yaitu Discovery
(penemuan) . Tahap  penemuan  umumnya
melibatkan proses menjembatani research dan  informasi  yang  diketahui  dalam menyusun  proyek.  Ketika  siswa  mulai belajar mandiri dan menentukan apa  yang masih  belum  diketahui  (Laboy-Rush, 2010).  Beberapa  model  PjBL  berbasis STEM membagi siswa menjadi kelompok kecil  untuk  menyajikan  solusi  yang mungkin  untuk  masalah,  berkolaborasi, dan  membangun  kerjasama  antar  teman dan kelompok.
Model lainnya menggunakan langkah ini dalam mengembangkan kemampuan siswa dalam  membangun habit  of  mind dari proses merancang untuk mendesain.
Project  based  learning (PjBL)  dan STEM  memiliki  kelebihan.  Pada project based  learning siswa    memahami  konsep dengan membuat produk, sedangkan pada pembelajaran STEM terjadi proses perancangan  dan  redesign  ( engineering design  process )  yang  membuat  siswa menghasilkan produk terbaiknya. Integrasi aspek-aspek  STEM  dapat  memberikan dampak  positif  terhadap  pembelajaran terutama  dalam  hal  peningkatan  hasil belajar  siswa  di  bidang  sains  dan teknologi  (Becker  &  Park,  2011).  Denga demikian PjBL berbasis STEM berpengaruh  terhadap  penguasaan  konsep serta kemampuan berpikir analitis siswa. Penelitian    PjBL  ini  pernah  dilakukan oleh Suranti, et al . (2016). Hasil penelitian menunjukkan bahwa PjBL dapat meningkatkan  penguasaan  konsep  siswa. Hal  ini  sesuai  dengan  penelitian  yang dilakukan  penulis,  bahwa  PjBL  berbasis STEM  meningkatkan  penguasaan  konsep siswa. Berpikir  analitis  bermanfaat  untuk mengadaptasi dan memodifikasi informasi dan  didalamnya  meliputi  kerjasama  yang bermanfaat  dalam  kehidupan  sehari-hari (Pennycook, Fugelsang, & Koehler, 2015).  Berpikir  analitis  sangatlah  penting bagi  keberhasilan  professional  siswa  di masa  yang  akan  datang  (Eckman  &  Frey, 2005). Model  PjBL  berbasis  STEM memberikan  hasil  yang  bagus  bagi penguasaan  konsep  dan  kemampuan
berpikir analitis siswa, sehingga implementasi  model  pembelajaran  PjBL berbasis  STEM  memberikan  pengaruh terhadap penguasaan konsep dan kemampuan  berpikir  analitis  siswa  pada materi daur ulang limbah.

## SIMPULAN
Berdasarkan analisis data dan pembahasan  dapat  disimpulkan  bahwa Implementasi model PjBL berbasis STEM dapat  meningkatkan  penguasaan  konsep dan kemampuan berpikir analitis siswa.

## DAFTAR PUSTAKA
Becker,  K.  H.,  &  Park,  K.  (2011). Integrative Approaches among Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) Subjects on  Students  Learning:  A  Meta- Analysis. Journal of STEM Education .
Capraro,  M.  C.  (2015). STEM  Project- Based  Learning:  An  Integrated
Science,  Technology,  Engineering, and Mathematics
(STEM) Approach  (second  ed). Rotterdam:
Sense Publishers.
Chijioke
& Offiah (2013). The Relationship between Senior Secondary School Students Analytical Skill and Their Achievement  in  Chemistry  in Anambra State. International Journal  of  Engineering  Science Invention.
Devi,  PK.  Herliani,  E.  Setiawan,  R. Yanuar,  Y.  dan  Karyana,  S.
(2018). Bimtek Pembelajaran
Berbasis  STEM  Dalam  Kurikulum 2013 . Jakarta:
Direktorat
Pembinaan  Sekolah  Menengah
Pertama,  Kementerian  Pendidikan dan Keebuayaan.
Eckman, M., & Frey, D. K. (2005). Using the  WebCT  NAFTA  Program  to Promote  Analytical  Thinking  and Global Awareness Competencies.
Guzey,  S.S.,  Moore,  T.L.,  Harwell,  M., and  Moreno,  M.  (2016).  STEM
Integration in Midddle School Life
Science:  Student  Lerning  and
Attitudes. Journal Science Education Technology. P 1-11.
Laboy-Rush, D. (2010). Integrated STEM education through project-based learning . (Online),
(HYPERLINK "http://www.learning.com/stem/wh itepaper/integrated-STEM- throughProject-based- "www.learning.com/stem/whitepa per/integrated-STEM- throughProject-based-  Learning), diakses pada 12 februari 2019.
Mahanal,  S.  (2009). Pengaruh  Penerapan Perangkat  Pembelajaran  Deteksi Kualitas  Sungai  dengan  Indikator Biologi  Berbasis  Proyek  terhadap
Hasil  Belajar  Siswa  SMA  di  Kota Malang. Disertasi tidak
diterbitkan.  Malang :  Pascasarjana Universitas Negeri Malang.
Pennycook,  G.,  Fugelsang,  J.  A.,  &
Koehler,  D.  J.  (2015).  Everyday Consequences
of Analytic
Thinking.  Current  Directions  in Psychological.
Permanasari, A. (2016). STEM Education: Inovasi dalam Pembelajaran Sains. Seminar Nasional Pendidikan  Sains:  “Peningkatan Kualitas  Pembelajaran  Sains  dan Kompetensi Guru Melalui Penelitian dan Pengembangan
dalam Menghadapi Tantangan Abad  21”.  Surakarta:  Universitas Negeri Sebelasn Maret.
Prabawa, D. G. (2012). Model Pembelajaran  Berbasis  Proyek (Project  Based Learning) .
Ritter,  O.N.  (2017).  Book  Review:
Philosophy of STEM Education- A Critical Investigation. ContemporRY Education Technology. 8n(1). p. 99-102.
Robert,  A.  (2012). A  Justification  for STEM  Education .  Technology  and
Engineering  Teacher.  74  (8).  P.
111-118.
Rustaman. (2013). Strategi Belajar Mengajar Biologi. Universitas Negeri Malang:UM  Press. Sugiono, (2017). Statistika Untuk Penelitian. Bandung: Alfabeta.
Suranti,  N.M.Y,,    Gunawan,  Sahidu,  H.
(2016).  Pengaruh  Model  Project
Based Learning Berbantuan Media
Virtual Terhadap Penguasaan
Konsep  Siswa  pada  Materi  Alat- alat  Optik. Jurnal  Pendidikan Fisika dan Teknologi.
Stohlmann, M. Moore, T.J., and Roechrig,G.H. (2012). Considerations for Teaching Integrated STEM Education. Journal of Pre-College Engneering  Education  Research (J-PEER). 2 (1). p. 28-34.
Toto, (2019). STEM-Based Science Design  in  the  2013  Curriculum.
Jurnal  of  Physics. IOP  Conf.
Series: 1233. 012094. DOI: 10.1088/1742-65961233/1/012094.
Winarni,  J.  Zubaidah,  S.  dan  Koes,  H.  S.
(2016). STEM: Apa, Mengapa, dan
Bagaimana. Prosiding  Seminar Pendidikan IPA. Malang: Pascasarjana-Universitas  Malang Vol. 1. P. 976-984. Yanuar,  Y.  (2018). Unit  Pembelajaran
STEM  Mata  Pelajaran  IPA  SMP: Energi dan Daya Listri k. Bandung: SEAMEO Regional Center for QITEP in Science.